Liquid Absorption and De-Watering in Porous Media
2025 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE credits
Student thesisAlternative title
Vätskeabsorption och Avvattning av Poröst Material (Swedish)
Abstract [en]
In recent years, there has been a significant focus on the global market on sustainable and environmentally friendly alternatives to single use plastic products, often used as packaging material. Paper is already used in packaging, but lacks several desirable properties such as moisture resistance and elasticity that plastic products possess. In this study, paper and pulp is analyzed with image quantification methods to better understand the water absorption process. In addition, the de-watering process in the manufacturing process is evaluated with respect to different de-watering rates using image analysis. The methodology consists of image acquisition using μCT scan of pulp samples de-watered at different rates and LSCM scan of a paper sample absorbing liquid. The images were processed and the fibres and pores were segmented using different image segmentation techniques. Global thresholding was used as a segmentation method on the μCT images of the de-watered pulp samples. Canny edge detector was used on the LSCM images of the paper sample absorbing liquid. The de-watered pulp samples were analyzed in the form of the density of fibres in different regions, and if local densities could be explained by the pressing pattern applied during the de-watering process. The conclusion is that the pressing pattern appears to be visually observed in the final product in forms of bumps on the surface, and perhaps local low density regions below the bumps. After segmenting pores from fibres using LSCM the liquid absorption in a filter paper was quantified in pores and fibres. Our findings were that the liquid front traversed the fibres at a slightly higher rate than the pores
Abstract [sv]
Under de senaste åren har utvecklingen av hållbara och miljövänliga alternativ till engångsplastprodukter, som ofta används för förpackningar, blivit ett stort fokus på den globala marknaden. Papper används redan i förpackningar, men saknar flera önskvärda egenskaper såsom fuktbeständighet och elasticitet som plastprodukter besitter. I denna studie analyseras papper och massa med bildkvantifieringsmetoder för att bättre förstå vatten absorptionsprocessen. Dessutom utvärderas avvattningsprocessen i tillverkningsprocessen med avseende på olika avvattningshastigheter med hjälp av bildanalys. Metodiken består av bildinsamling med hjälp av μCT-skanning av massaprover avvattnade med olika hastigheter samt LSCM-skanning av pappersprover som absorberar vätska. Bilderna bearbetades och fibrerna och porerna segmenterades med hjälp av olika bildsegmenteringstekniker. Global tröskelvärde användes som en segmenteringsmetod på μCT-bilderna av de avvattnade massaproverna. Canny edge-detektor användes som segmentering metod på LSCM-bilderna på pappersproven som absorberar vätska. De avvattnade massaproverna analyserades i form av tätheten av fibrer i olika regioner, och om lokala densiteter kunde förklaras av det pressmönster som applicerades under avvattningsprocessen. Slutsatsen är att pressmönstret tycks observeras visuellt i slutprodukten i form av kullar på ytan, och kanske i form av lokala lågdensitetsområden under kullarna. Efter segmentering av porer från fibrer med LSCM kvantifierades vätskeabsorptionen i ett filterpapper i porer och fibrer. Resultatet påvisade att vätskefronten passerade fibrerna i en något högre hastighet än porerna.
Place, publisher, year, edition, pages
2025. , p. 40
Series
TRITA-EECS-EX ; 2025:89
Keywords [en]
Image Segmentation, Canny Edge Detector, Laser Scanning Confocal Microscopy, Computed Tomography, Liquid absorption, Pulp de-watering
Keywords [sv]
Bildsegmentering, Canny Edge Detector, Konfokalmikroskop, Datortomografi, vattenabsorption, Massa avvattning
National Category
Computer and Information Sciences
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-362408OAI: oai:DiVA.org:kth-362408DiVA, id: diva2:1952257
External cooperation
Pulp and Paper Centre at University of British Columbia
Supervisors
Examiners
2025-04-242025-04-152025-04-24Bibliographically approved